Совершенствование технологии прямого легирования стали посредством восстановления оксидсодержащих материалов

• Автор: Самсонов, Михаил Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с.

Оглавление
Введение.
Глава 1. Анализ проблемы обеспечения черной металлургии России марганцевыми ферросплавами.
1.1. Причины возникновения проблемы обеспечения черной металлургии марганцевыми ферросплавами.

1.2. Использование процессов восстановления марганца

1.3. Известные сведения по прямому легированию

1.4. Теоретические основы метода прямого легирвоания стали марганцем

1.5. Анализ восстановления марганца различными восстановителями.

1.6. Экономическая эффективность технологии прямого легирования.

1.7. Выводы по главе 1

Глава 2. Теоретическое описание процесса прямого легирования

2.1. Восстановление марганца углеродом при наличии шлаковой фазы
2.2. Равновесное значение марганца в расплаве в зависимости от состава шлаковой фазы.
2.3. Влияние характеристик плавления материалов на процесс прямого легирования.
2.4. Выводы по главе 2
Глава 3. Экспериментальная часть
3.1. Лабораторные эксперименты по прямому легированию.
3.1.1. Результаты проведенных экспериментов.
3.1.2. Кинетика процесса восстановления марганца из оксидного материала
3.1.3. Зависимость параметров восстановления металла из оксида от состава шлака.
3.2. Промышленные эксперименты по прямому легированию и восстановлению марганца из шлаковой фазы в окислительных условиях
3.2.1. Промышленные данные комбината Северсталь.
3.2.2. Промышленные данные комбината ЭКОШТАЛЬ
3.2.3. Сопоставление промышленных данных
3.3. Ковшевой вариант прямого легирования и сравнение его с результатами лабораторных экспериментов
3.3.1. Процесс формирования волны для осуществления прямого
легирования
3.4. Выводы по главе 3
Заключение
Список использованной литературы


Значительные запасы прогнозируются в виде скоплений кобальт-марганцевых корок (КМК) и железо-марганцевых конкреций (ЖМК) на дне Тихого, Индийского и, в меньшей степени, Атлантического океанов. На общемировом фоне показатели России выглядят достаточно средне. Общее число марганцевых минералов, встречающихся в природе, превышает 0, но среди них немного широко распространенных и содержащих повышенное количество марганца: пиролюзит (Мл), браунит (Мпз), гаусманит (МП3О4), манганит (МП2О3-Н2О), вернадит (МпО-Н,0), псиломелаиы (шМпО МпОг пН2 О), родохрозит (МпСОз) и др. По данным [5], в структуре подтвержденных запасов на территории Российской Федерации преобладают карбонатные руды, с общим содержанием марганца до %. В настоящее время в пределах РФ выявлено более месторождений марганцевых руд. Из этого количества на учете Государственного баланса запасов состоит месторождений. Большинство из них расположено на Урале - , остальные в Сибири - 3 и на Дальнем Востоке. Подавляющая часть месторождений относится к мелким с запасами от 0,5 до 1,2 млн. Известны данные [4], согласно которым полная потребность России в марганцевых конце! Мп- %), в расчете на выплавку млн. В настоящее время основная часть этого объема покрывается за счет импорта из стран СНГ ( %), а на долю собственного производства России приходится всего %. В России освоено производство доменного и электропечного ферромарганца, однако эти технологии имеют относительно низкую производительность, большой расход электроэнергии или кокса, высокие требования к руде (например, концентрат должен быть кусковым с содержанием марганца более %). В противном случае требуется предварительное окускование, что увеличивает энергозатраты. При этом изготавливаются высококонцентрированные материалы. В случае марганца, это сплавы, содержащие в своем составе марганца от до %, и образуются значительные количества шлака - величина кратности шлака, то есть соотношения массы шлака и получаемого продукта, существенно больше, чем в сталеплавильных переделах. Для сравнения, в кислородно-конвертерном процессе кратность шлака не превышает 0, []. Такое количество шлака при производстве ферросплавов также увеличивает энергопотребление и снижает выход продукта посредством потерь с корольками. Поэтому в производстве ферросплавов одним из главных вопросов является разделение продуктов реакции - восстановленного металла и шлака, для чего предпринимаются различные меры, как то введение в шихту флюсующих компонентов, установление определенной термичности смеси. Так, для алюмотермического восстановления, требуемая термичность смеси должна превышать 0 кал на грамм шихты для самопроизвольного протекания процесса. Приведенное соотношение называют правилом Жемчужного, и оно показывает выделение тепла при экзотермических реакциях восстановления, обеспечивающее расплавление т>топлавкого оксида алюминия и его связывание в жидкие соединения для удаления из зоны реакции []. Поскольку потребности металлургической и химической отраслей промышленности страны удовлетворяются за счет импорта товарных марганцевых руд и ферромарганца, в настоящее время стоит проблема создания собственной марганцеворудной базы РФ за счет разработки более совершенных технологий переработки карбонатных и бедных руд. Такие технологии включают высокозатратные стадии подготовки, осуществляемые в специальных условиях и требующие специальных сред [6], например технология получения высококачественных марганцевых концентратов из руд различного химического и минералогического состава, отвального шлака и пыли производства марганцевых сплавов предложена Нохриной О. И. [7]. Технология включает получение монофазного синтетического материала марокита, имеющего состав (Ca,Mg)Mn4. Предложенная технология включает дробление марганцевой руды, ее выщелачивание в растворе хлорида кальция, повторное выщелачивание и осаждение гидрооксида марганца, из которого после обжига образуется концентрат с высоким содержанием марганца, более %. Извлечение марганца в концсюрат составляет болсс %.